【正文】 ...................... 24 、啟動(dòng)模塊 ...................................................................................................... 25 、停車(chē)模塊 ...................................................................................................... 26 、時(shí)序圖 ..................................................................................................................... 28 、系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................................. 29 、仿真軟件 ................................................................................................................. 29 第六章、 PLC 操作面板 ..................................................................................35 結(jié)束語(yǔ) ..............................................................................................................36 致謝詞 ..............................................................................................................37 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................38 附件科技文獻(xiàn) 一 ..............................................................................................39 附件科技文獻(xiàn)二 ..............................................................................................49 第一章、緒論 1 PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 第一章、緒論 、什么是 PLC？ 在 PLC 出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用 廣泛。從二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)， PLC 得到了快速發(fā)展，在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。 國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)在 1987 年 2 月通過(guò)了對(duì)它的定義：可編程控制器 (PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。對(duì)于一般意義上的計(jì)算機(jī)， PLC 并不僅僅具有計(jì)算機(jī)的內(nèi)核，它還配置了許多使其適用于工業(yè)控制的器 件。 PLC 從面世到現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)了數(shù)字電路構(gòu)成的初創(chuàng)階段、微處理器構(gòu)成的實(shí)用型產(chǎn)品擴(kuò)展階段、大規(guī)模應(yīng)用的成熟產(chǎn)品階段和通過(guò)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開(kāi)放階段。自 PLC 面世以來(lái)，在機(jī)械、電力、冶金、能源、化工交通等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，已成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制器。與機(jī)器人、 CAD/CAM 并稱(chēng)為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。 早期的可編程序控制器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，替代繼電器、接觸器為主的各種順序控制，其后功能大大增強(qiáng)，不僅具有邏輯運(yùn)算能力，而且具有算術(shù)運(yùn)算、模擬量處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。為了便于與個(gè)人計(jì) 算機(jī)相區(qū)別，人們習(xí)慣上仍講可編程序控制器稱(chēng)為 PLC。 、 PLC 的主要特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域 、 PLC 的主要特點(diǎn) PLC 是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)繼電 —— 接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，專(zhuān)用于工業(yè)控制環(huán)境，具有許多其他控制器件所無(wú)法相比的優(yōu)點(diǎn)。 （ 1） 功能更強(qiáng)大 ； 除了能做普通邏輯處理外，還具有浮點(diǎn)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、模廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 2 擬量控制等功能?，F(xiàn)在市場(chǎng)上一些功能強(qiáng)大的 PLC 已經(jīng)能完成除以上常規(guī)外，還能做復(fù)雜運(yùn)算，比如多維數(shù)據(jù)運(yùn)算，矩陣相乘，向量運(yùn)算等； （ 2） 響應(yīng)時(shí)間更短：繼電器控制是通過(guò)觸點(diǎn)與觸點(diǎn)間的機(jī)械動(dòng)作來(lái)完成邏輯控制，而 PLC 集成電子邏輯，響應(yīng)速度和控制精度是傳統(tǒng)繼電器無(wú)法比擬的； （ 3） 故障點(diǎn)更少：繼電器控制通過(guò)機(jī)械式接觸會(huì)因?yàn)橛|頭的損壞或者老化等原因，壽命普遍抗不過(guò) PLC， PLC 早已是工業(yè)界公認(rèn)的無(wú)故障控制器； （ 4） 通訊功能更強(qiáng)大：現(xiàn)在的工業(yè)環(huán)境，早已不是單純的單機(jī)控制，或者一條生產(chǎn)線(xiàn)的控制，而多涉及多機(jī)群控，和大型的流程自動(dòng)化控制，這對(duì)于控制器本身的通訊要求極高，繼電器根本不可能做的到，而如今的 PLC 不僅能完成與現(xiàn)場(chǎng)工作儀表、電氣傳動(dòng)等執(zhí)行層的通訊，也能 PLC 于 PLC 之間通訊，更能做到 PLC 與上位計(jì)算機(jī)，中央控制室的以太網(wǎng) 通訊，組成一個(gè)龐大而復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)； （ 5） 控制對(duì)象更多：如今不管是單機(jī)設(shè)備，還是工廠控制，遠(yuǎn)不是簡(jiǎn)單的邏輯執(zhí)行就能完成，比如許多設(shè)備實(shí)際上除了單純的數(shù)字量輸入輸出外、還有更多420ma/010V 模擬量輸入輸出的處理，其下位執(zhí)行層更有變頻、伺服系統(tǒng)等傳動(dòng)、甚至還有液壓系統(tǒng)等等，而這些，客戶(hù)當(dāng)然希望只需要一個(gè)控制器來(lái)完成，即 “ 通用的控制 ” 概念，那么 PLC 就能做到。不過(guò)值得一提的是：針對(duì)液壓控制，現(xiàn)主流方式還是用專(zhuān)用的液壓控制器來(lái)完成，比如力士樂(lè)、阿托斯等，但在新興的 PLC 市場(chǎng)上，已有好幾個(gè)品牌的 PLC 能完成這個(gè) 功能； （ 6） 維護(hù)更方便：如果用繼電器組成一個(gè)較復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)的話(huà)，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障，將只能逐個(gè)排除故障，而 PLC 故障的話(huà)，一般能自動(dòng)診斷到故障點(diǎn)產(chǎn)生報(bào)警，系統(tǒng)內(nèi)能方便快捷的查看故障地方，故障原因等 ； 、 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 具有可靠性高、體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；靈活通用、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)這些特點(diǎn)，可將其應(yīng)用形式歸納為以下幾種： （ 1） 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制； （ 2） 模擬量控制； （ 3） 運(yùn)動(dòng)控制； （ 4） 過(guò)程控制； （ 5） 數(shù)據(jù)處理； （ 6） 計(jì)數(shù)控制； （ 7） 通信和聯(lián)網(wǎng)； 第一章、緒論 3 、 PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代 PLC 發(fā)展的主要趨勢(shì)：其 一是向體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)和價(jià)格更低的微小型方面發(fā)展，即現(xiàn)今開(kāi)始發(fā)展的嵌入式 PLC 控制方式；其二是向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面發(fā)展。 （ 1） 向模塊智能化與大型網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展； （ 2） 向多功能、高速度、大容量方向發(fā)展； （ 3） 向高可靠性方向發(fā)展； （ 4） 向超大型、高性能小型化方向發(fā)展； 、 PLC 和傳統(tǒng)繼電器控制的區(qū)別 PLC 的梯形圖與傳統(tǒng)的電氣原理圖非常相似，信號(hào)的輸入 /輸出形式及控制功能基本上也是相同的 。 它們的不同之處主要表現(xiàn)在： （ 1） 控制邏輯 —— 繼電器控制邏輯采用硬接線(xiàn)邏輯，利用繼電器機(jī)械 觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及時(shí)間繼電器等組合成控制邏輯，其接線(xiàn)多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，靈活性和擴(kuò)展性很差。而 PLC 采用存儲(chǔ)器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，靈活性和擴(kuò)展性都很好 ； （ 2）工作方式 —— 繼電器控制線(xiàn)路中各繼電器同時(shí)都處于受控狀態(tài)，屬于并行工作方式。而 PLC 的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描過(guò)程中，各種邏輯、數(shù)值輸出的結(jié)果都是按照在程序中的前后順序計(jì)算得出的，所以屬于串行工作方式 ； （ 3）可靠性和可維護(hù)性 —— 繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線(xiàn)也多，可靠性和可維護(hù)性差。而 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成， PLC 還配有自檢和監(jiān)督功能，可靠性和可維護(hù)性好 ； （ 4）控制速度 —— 繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，且機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。而 PLC 是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，屬于無(wú)觸點(diǎn)控制，速度極快，且不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng) ； （ 5）定時(shí)控制 —— 繼電器控制邏輯利用時(shí)間繼電器進(jìn)行時(shí)間控制。時(shí)間繼電器存在定時(shí)精度不高，定時(shí)范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問(wèn)題。PLC 使用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器時(shí)基脈沖由晶振產(chǎn)生，精度 相當(dāng)高，且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，定時(shí)范圍廣，調(diào)整時(shí)間方便 ； （ 6）設(shè)計(jì)和施工 —— 使用繼電器控制邏輯完成一項(xiàng)工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長(zhǎng)、而且修改困難。而用 PLC 完成一項(xiàng)控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便 ； 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 4 第二章、基本資料 、技術(shù)要求： 系統(tǒng)要保證各設(shè)備： （ 1）、啟動(dòng)時(shí)，按逆流啟動(dòng)，避免造成帶負(fù)荷啟動(dòng)，甚至無(wú)法啟動(dòng)； （ 2）、停車(chē)時(shí)，按順礦流停車(chē)，引起相關(guān)制約條件延時(shí)停車(chē)； （ 3）、原煤礦為低礦位或精粉池為高位不能啟動(dòng)或 自動(dòng)停車(chē)，并報(bào)警； （ 4）、任一設(shè)備出故障時(shí)，不允許啟動(dòng)，并設(shè)有報(bào)警； 、功能要求： （ 1）、用 PLC 實(shí)現(xiàn)功能，有必要的保護(hù)措施； （ 2）、畫(huà)出 I/O 分配圖、程序框圖、梯形圖及時(shí)序圖； 能從多個(gè)方面詮釋該系統(tǒng)的各個(gè)功能，讓讀者一目了然。 、系統(tǒng)的工作原理： 自動(dòng)控制生產(chǎn)線(xiàn)工藝流程如圖 21： 圖 21 自動(dòng)控制生產(chǎn)線(xiàn)工藝流程圖 原礦倉(cāng)里的礦石通過(guò)給礦機(jī)依次進(jìn)行粗碎和細(xì)碎破碎，然后通過(guò)篩選機(jī)篩選，通過(guò)喂料機(jī)給球磨機(jī)喂料磨制、磁選機(jī)除雜，得到的礦液流入精粉池沉淀，最終得出 精粉 。 第三 章、 PLC 控 制設(shè)計(jì)步驟 5 第三章、 PLC 控制設(shè)計(jì)步驟 PLC 的應(yīng)用就是在電氣控制系統(tǒng)中以 PLC 為主控，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還是有區(qū)別的，這是由于 PLC 特有的掃描工作方式和相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)與通用微機(jī)不完全一樣。同時(shí)， PLC 與繼電器控制系統(tǒng)也有本質(zhì)上的區(qū)別，由此需要結(jié)合 PLC 本身的一些特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件和軟件可以分開(kāi)進(jìn)行。 、 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求和工藝需求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在設(shè)計(jì) PLC 控制系 統(tǒng)時(shí)，應(yīng)按照以下基本原則進(jìn)行。 1. 熟悉控制對(duì)象，確定控制范圍。 2. 優(yōu)化控制系統(tǒng)，確定 PLC 機(jī)型。 3. 提高可靠性和安全性。 4. 可升級(jí)性。 5. 程序架構(gòu)清晰。 、 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 隨著 PLC 的推廣普及， PLC 產(chǎn)品的種類(lèi)和數(shù)量越來(lái)越多。近年來(lái)，從國(guó)外引進(jìn)的 PLC 產(chǎn)品、國(guó)內(nèi)廠家或自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列，上百種型號(hào)。 PLC 的品種繁多，其結(jié) 構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各有不同，使用場(chǎng)合也各側(cè)重。因此，合理選擇 PLC 對(duì)于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。 、 PLC 機(jī)型的選擇 PLC 機(jī)型的選擇應(yīng)是在滿(mǎn)足控制要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮以下幾方面： （ 1）性能與任務(wù)相適應(yīng)。對(duì)于小型單臺(tái)、僅需要數(shù)字量控制的設(shè)備，一般的小型 PLC（如西門(mén)子公司的 S7200 系列、 OMRON 公司的 CPM1/CPM2 系列、三菱的 FX 系列等）都可以滿(mǎn)足要求。 對(duì)于以數(shù)字量控制為主，帶少量模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有 A/D 轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶 D/A 轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送 器（對(duì)溫度控制系統(tǒng)可選用溫度傳感器直廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 6 接輸入的溫度模塊）和驅(qū)動(dòng)裝置，并選擇運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理功能較強(qiáng)的小型 PLC（如西門(mén)子公司的 S7200 或 S7300 系列、 OMRON 的公司的 CQM1/CQM1H 系列等）。 對(duì)于控制比較復(fù)雜，控制功能要求更高的工程項(xiàng)目，例如要求實(shí)現(xiàn) PID 運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能時(shí)，可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度，選